El calor de reacción, también conocido como entalpía de reacción , es la diferencia en el valor de entalpía de una reacción química bajo presión constante. Es la unidad de medida termodinámica utilizada para determinar la cantidad total de energía producida o liberada por mol en una reacción. Como resultado, el calor de una reacción química puede definirse como el calor liberado al ambiente o absorbido mientras la reacción ocurre a presión y temperatura constantes. Joule (J) es la unidad utilizada para medir la cantidad total de calor recibido o liberado.
En las reacciones químicas, el calor se transfiere principalmente entre el sistema que reacciona como un medio y el entorno como el otro. Antes y después de la transformación química, la cantidad de energía térmica es la misma. En otras palabras, el calor adquirido o perdido en un sistema reaccionante es equivalente al calor ganado o perdido en el entorno.
¿Qué es el calor de reacción?
En palabras simples, el Calor de Reacción es el calor requerido para efectuar la reacción dada, que es negativo para una reacción exotérmica y positivo para una endotérmica. Aquí, para una reacción endotérmica, ∆H es positivo, mientras que ∆H es negativo para aquellas reacciones que producen calor.
Cuando la reacción dada se lleva a cabo a volumen constante, el calor requerido para afectar la reacción no es más que un aumento en la energía interna (∆U) a través de ∆H/∆U que será negativo para la reacción endotérmica y positivo para la exotérmica.
Fórmula para el calor de reacción:
Q = m × c × ΔT
dónde,
- Q = Calor de reacción,
- m = masa del medio,
- c = capacidad calorífica específica del medio de reacción,
- ∆T = diferencia de temperatura del medio.
Además también tenemos otra ecuación como,
Calor de reacción = ΔH (productos) – ΔH (reactivos)
dónde,
- ΔH = cambio en el valor calorífico
Problemas de muestra
Problema 1: Calcule el cambio de calor que ocurre con la combustión de etanol cuando una cantidad específica de la sustancia se quema en el aire para aumentar la temperatura de 28 a 42 grados centígrados de 200 g de agua, siempre que el agua tenga una capacidad calorífica específica de 4.2J /G k
Solución:
Se da que,
c = 4,2 Jg-1K-1,
m = 200 g,
ΔT = 42 – 28 ,
es decir, ΔT = 14 °C o 14 K
Aquí en la pregunta, se menciona que una cierta cantidad de etanol se quema para elevar la temperatura del agua, lo que implica que el calor absorbido por el agua se desprende del proceso de combustión del etanol. La cantidad de calor perdido en el proceso de combustión es igual a la cantidad de calor ganado por el agua.
La cantidad de calor que ha cambiado se puede determinar usando la fórmula,
Q = m × c × ΔT
Q = 200 × 4,2 × 14
Por lo tanto, Q = 11760 J
Problema 2: Cuando se disuelve cloruro de sodio en 100 g de agua a 25 °C, la solución resultante tiene una temperatura de 21 °C después de agitar adecuadamente. Si se supone que la capacidad calorífica específica de la solución es de 4,18 J / g °C, calcule el cambio de calor durante el proceso de disolución.
Solución:
Aquí se da que,
c = 4,18 J/g °C,
m = 100 g,
ΔT = 25 – 21,
es decir, ΔT = 4 K
El proceso da como resultado una caída de temperatura, lo que indica que la disolución de la sal tiende a la absorción de calor del sistema. Como el calor perdido por el agua es el mismo que el calor absorbido por la sal,
Tenemos,
Q = m × c × ΔT
Q = 100 × 4,18 × 4
Por lo tanto, Q = 1672 J
Problema 3: Cuando 240 gramos de hierro se enfrían de 90 °Celsius a 25 °Celsius, ¿cuánto calor se libera? (Dado: c = 0,452 J / g °C)
Solución:
Tenemos,
m = 240 gramos,
Capacidad calorífica específica del Hierro (c) = 0,452 J / g °C,
ΔT = Temperatura final – Temperatura inicial = 25 – 90 = -65 °Celsius
Tenemos la fórmula,
Q = m × c × ΔT
Poniendo valores dados en la ecuación anterior obtenemos,
Q = 240 × 0,452 × (-65)
por lo tanto, Q = -7051.2 J
es decir, Q = -7,05 KJ
Por lo tanto, se liberan 7,05 KJ de calor cuando se lleva a cabo el proceso.
Problema 4: Con 650 KJ de energía, ¿cuánto carbono se puede calentar de 20°C a 100°C? (Dado: c = 4.184 J / g °C)
Solución:
Aquí nos dan con,
c = 4.184 J/g grados C,
q = 650 KJ = 650000 J
ΔT = 100 – 20 = 80 grados centígrados
Se nos pide encontrar la Masa (m), por lo que tenemos la fórmula,
Q = m × c × ΔT
la ecuación anterior nos dará,
m = Q / ( c × ΔT )
al poner valores dados en la ecuación anterior, obtendremos la masa real de carbono requerida,
m = 650000 / ( 4.184 × 80 )
m = 1941,9 gramos
es decir m = 194 kg
Problema 5: ¿Cuál es la capacidad calorífica específica de 60 gramos de una sustancia que se calienta de 30 °C a 40 °C cuando se agregan 968 J de energía?
Solución:
Se da en la pregunta que,
m = 60g
ΔT = 40 – 30 = 10 grados centígrados
q = 968 julios
Tenemos que encontrar la capacidad calorífica específica ( c ) por lo que tenemos la fórmula,
Q = m × c × ΔT
la ecuación anterior nos dará,
c = Q / ( metro × ΔT )
al poner valores dados en la ecuación anterior obtendremos,
c = 968 / ( 50 × 10 )
c = 1,936 J/g °C
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Artículo escrito por siddheshsagar y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA